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Un cervello è un organo che funge da centro del sistema nervoso in tutti gli animali vertebrati e nella maggior parte degli invertebrati. Si trova nella testa, di solito vicino agli organi sensoriali per i sensi come la visione. È l'organo più complesso nel corpo di un vertebrato. In un essere umano, la corteccia cerebrale contiene circa 14-16 miliardi di neuroni e il numero stimato di neuroni nel cervelletto è di 55-70 miliardi. Ogni neurone è collegato da sinapsi a diverse migliaia di altri neuroni. Questi neuroni comunicano tra loro per mezzo di lunghe fibre protoplasmatiche chiamate assoni, che trasportano treni di impulsi di segnale chiamati potenziali d'azione verso parti distanti del cervello o del corpo che colpiscono specifiche cellule riceventi.
Fisiologicamente, il cervello esercita un controllo centralizzato sugli altri organi di un corpo. Agiscono sul resto del corpo sia generando modelli di attività muscolare sia guidando la secrezione di sostanze chimiche chiamate ormoni. Questo controllo centralizzato consente risposte rapide e coordinate ai cambiamenti nell'ambiente. Alcuni tipi fondamentali di reattività come i riflessi possono essere mediati dal midollo spinale o dai gangli periferici, ma un controllo mirato e sofisticato del comportamento basato su input sensoriali complessi richiede le capacità di integrazione delle informazioni di un cervello centralizzato.
Le operazioni delle singole cellule cerebrali sono ora comprese in modo molto dettagliato, ma il modo in cui cooperano in gruppi di milioni di persone deve ancora essere risolto. I modelli recenti della neuroscienza moderna trattano il cervello come un computer biologico, molto diverso nel meccanismo da un computer elettronico, ma simile nel senso che acquisisce informazioni dal mondo circostante, lo memorizza e lo elabora in vari modi.
Questo articolo confronta le proprietà del cervello su tutta la gamma di specie animali, con la massima attenzione ai vertebrati. Si occupa del cervello umano in quanto condivide le proprietà di altri cervelli. I modi in cui il cervello umano differisce dagli altri cervelli sono trattati nell'articolo sul cervello umano. Diversi argomenti che potrebbero essere trattati qui sono invece trattati lì perché molto altro si può dire su di essi in un contesto umano. La più importante è la malattia del cervello e gli effetti del danno cerebrale, che sono trattati nell'articolo sul cervello umano.
La forma e le dimensioni del cervello variano notevolmente tra le specie e identificare le caratteristiche comuni è spesso difficile. Tuttavia, ci sono una serie di principi dell'architettura del cervello che si applicano a una vasta gamma di specie. Alcuni aspetti della struttura del cervello sono comuni a quasi l'intera gamma di specie animali; altri distinguono i cervelli "avanzati" da quelli più primitivi o distinguono i vertebrati dagli invertebrati.
Il modo più semplice per ottenere informazioni sull'anatomia del cervello è l'ispezione visiva, ma sono state sviluppate molte tecniche più sofisticate. Il tessuto cerebrale allo stato naturale è troppo morbido con cui lavorare, ma può essere indurito per immersione in alcool o altri fissativi e quindi tagliato a pezzi per l'esame dell'interno. Visivamente, l'interno del cervello è costituito da aree della cosiddetta materia grigia, con un colore scuro, separate da aree di materia bianca, con un colore più chiaro. Ulteriori informazioni possono essere ottenute colorando fette di tessuto cerebrale con una varietà di sostanze chimiche che mettono in evidenza aree in cui sono presenti specifici tipi di molecole ad alte concentrazioni. È anche possibile esaminare la microstruttura del tessuto cerebrale usando un microscopio e tracciare lo schema delle connessioni da un'area cerebrale all'altra.
Le informazioni dagli organi di senso vengono raccolte nel cervello. Qui viene utilizzato per determinare quali azioni deve compiere l'organismo. Il cervello elabora i dati grezzi per estrarre informazioni sulla struttura dell'ambiente. Successivamente combina le informazioni elaborate con le informazioni sulle esigenze attuali dell'animale e con la memoria delle circostanze passate. Infine, sulla base dei risultati, genera schemi di risposta motoria. Queste attività di elaborazione del segnale richiedono una complessa interazione tra una varietà di sottosistemi funzionali.
La funzione del cervello è quella di fornire un controllo coerente sulle azioni di un animale. Un cervello centralizzato consente a gruppi di muscoli di essere riattivati secondo schemi complessi; consente inoltre agli stimoli che colpiscono una parte del corpo di evocare risposte in altre parti e può impedire a diverse parti del corpo di agire a scopi incrociati tra loro.
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